java 中的泛型

概述泛型是在编译器工作编译完成后泛型信息会被擦除Type Erasure运行时 JVM 根本不知道你用了什么泛型。泛型主要是能在编译器校验类型是否安全并且能强制消除转换并能提高代码的复用率。泛型的作用泛型解决了三个核心问题类型安全编译期就能发现类型错误而不是等到运行时才爆ClassCastException消除强制转换不再需要手动(String) list.get(0)编译器自动插入转换代码代码复用一套逻辑适配多种数据类型避免为每种类型写重复代码// 没有泛型不安全需要手动强转 List list new ArrayList(); list.add(hello); String s (String) list.get(0); // 如果里面混入了 Integer运行时直接炸 // 有泛型编译期就能发现错误 ListString list new ArrayList(); list.add(hello); String s list.get(0); // 无需强转类型安全 // list.add(123); // 编译报错泛型接口、泛型类、泛型方法、泛型字段的定义泛型类在类名后声明类型参数整个类都可以使用public class BoxT { private T value; // 泛型字段 public void set(T value) { this.value value; } public T get() { return value; } } // 使用 BoxString strBox new Box(); strBox.set(hello); String s strBox.get(); // 无需强转 // 多类型参数 public class PairK, V { private K key; private V value; }泛型接口在接口名后声明类型参数public interface RepositoryT { void save(T entity); T findById(int id); } // 实现方式一指定具体类型 public class UserRepository implements RepositoryUser { Override public void save(User entity) { /* ... */ } Override public User findById(int id) { /* ... */ } } // 实现方式二延续泛型 public class GenericRepositoryT implements RepositoryT { Override public void save(T entity) { /* ... */ } Override public T findById(int id) { /* ... */ } }泛型方法类型参数声明在返回值之前独立于类的泛型参数public class Util { // 静态泛型方法不能引用类的泛型参数 public static T T getFirst(ListT list) { return list.get(0); } // 有界泛型方法 public static T extends Number double sum(T[] numbers) { double total 0; for (T num : numbers) { total num.doubleValue(); } return total; } } // 调用时编译器自动推断类型 Integer first Util.getFirst(List.of(1, 2, 3));泛型字段泛型字段定义在泛型类内部使用类声明的类型参数public class ContainerT { private T data; // 泛型字段 private ListT items; // 泛型集合字段 // ❌ 编译错误静态成员不能使用类的泛型参数 // private static T staticData; // ✅ 静态方法需要自己声明泛型参数 public static U U getDefault(U defaultValue) { return defaultValue; } }通配符通配符解决的是泛型灵活性问题——ListInteger不是ListNumber的子类泛型不支持协变通配符让 API 更灵活。通配符含义能读能写适用场景?任意类型Object只能 null只遍历不关心类型? extends TT 或其子类T只能 null生产者只读? super TT 或其父类ObjectT 及其子类消费者只写PECS 原则PECS 原则是 Java 泛型通配符使用的核心指导方针全称是 Producer Extends, Consumer Super意思是如果这个集合/容器是生产者只读用 ? extends T如果是消费者只写用 ? super T。? extends T上界通配符表示某个 T 或 T 的子类但具体是哪个子类编译器不知道。编译器只知道它是 T 的某个子类型但不知道具体是哪个写入时无法保证类型安全List? extends Number list new ArrayListInteger();这里list可能是ListInteger、ListDouble、ListFloat……编译器无法确定具体是哪个。? super T下界通配符表示某个 T 或 T 的父类但具体是哪个父类编译器不知道。编译器只知道它是 T 的某个父类但不知道具体是哪个可以写入但是可以读但是是Object,作用不大。List? super Integer list new ArrayListNumber();List? super Integer list new ArrayListNumber();这里 list 可能是 ListInteger、ListNumber、ListObject……编译器无法确定具体是哪个。PECS 原则总结角色含义通配符能做什么Producer生产者从中读取数据? extends T能get()不能add()Consumer消费者往里写入数据? super T能add()get()只能得到Object一句话记忆读用 extends写用 super。又取又放不用通配符用具体泛型。和T 的区别T类型参数定义类/方法时声明的确定类型占位符。调用时确定具体类型后方法内所有T都代表同一个类型。?通配符使用时表示未知类型。编译器不知道具体是什么只知范围。类型一致性T能确保多个参数类型一致?无法保证// T 保证 dest 和 src 元素类型相同 public T extends Number void copy(ListT dest, ListT src) { ... } // ? 无法保证两个 List 类型相同dest 可能是 ListIntegersrc 可能是 ListDouble public void copy(List? extends Number dest, List? extends Number src) { ... }读写能力T可读可写?受 PECS 原则限制但是T不能使用下界通配符// T 可读可写 public T extends Number void process(ListT list) { T item list.get(0); // 读 list.add(item); // 写 } // ? extends 只能读不能写 public void process(List? extends Number list) { Number item list.get(0); // 读 // list.add(new Integer(1)); // 写 编译报错编译器不知具体是 Integer 还是 Double }声明变量T可声明局部变量?不行public T extends Number void method1(ListT list) { T temp list.get(0); // ✅ } public void method2(List? extends Number list) { // ? temp list.get(0); // ❌ 无法用 ? 声明变量 Number temp list.get(0); // 只能退化为上界类型 }限定能力能力T?上界extends✅T extends Number✅? extends Number下界super❌ 不支持✅? super Number多重限定✅T extends A B❌ 不支持PESC(黄金法则)的应用场景生产者和消费者协同 — 经典Collections.copy这是 PECS 最经典的综合应用。src是生产者往外读dest是消费者往里写public static T void copy(List? super T dest, // 消费者往里写 List? extends T src) { // 生产者往外读 for (int i 0; i src.size(); i) { dest.set(i, src.get(i)); } } // 调用从 Integer 列表复制到 Number 列表 ListInteger src List.of(1, 2, 3); ListNumber dest new ArrayList(Arrays.asList(0, 0, 0)); Collections.copy(dest, src); // ✅ dest 是 Number能装下 Integer